Prinsip Kerja Mesin Plastic Injection Molding
Proses Injeksi Plastik.
Pada Proses
Injeksi Plastik (Plastic Injection Molding Process) terdapat 2 bagian
besar metode dan tipe mesin yang digunakan, yaitu : Mesin Injeksi
Plastik Vertikal (Vertical Injection Molding Machine) dan Mesin Injeksi
Plastik Horisontal (Horizontal Injection Molding Machine). Tulisan saya
ini hanya akan membahas mengenai proses Mesin Injeksi Plastik Horisontal
dengan pertimbangan aplikasi proses dari Mesin Horisontal yang lebih
luas dan variatif. Seperti pada gambar di atas yang memperlihatkan
simulasi Proses Injeksi Plastik Horisontal yang dibagi ke dalam 5 besar
urutan kerjanya.
1. Menutup Cetakan (Mold Close).
Dalam 1 siklus kerja proses injeksi,
diawali oleh proses Menutup Cetakan. Istilah Mold dalam dunia Injeksi
Plastik adalah cetakan untuk Proses Injeksi Plastik. Mold itu sendiri
terdiri dari 2 bagian besar yaitu sisi “Core” dan sisi “Cavity”. Sisi
Cavity diikat pada “Stationery Platen” Mesin Injeksi. Sedangkan sisi
Core diikat pada “Moving Platen” mesin, bagian inilah yang bergerak
membuka dan menutup. Pada proses menutup terbagi menjadi 4 urutan
proses, yaitu :
1. Gerakan menutup pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah.
(Low Mold Close Velocity & Low Mold Close Pressure). Tekanan yang dimaksud adalah tekanan hidrolik.
Posisi awal cetakan adalah “terbuka penuh” yang diatur sedemikian
rupa sehingga memungkinkan produk yang dihasilkan nantinya dapat
dikeluarkan atau diambil dengan mudah. Dari posisi ini bergerak hingga
posisi tertentu yang tidak terlalu jauh dari posisi “terbuka penuh”
tadi. Gerakan ini dimaksudkan untuk mereduksi getaran mesin yang juga
sekaligus merawat mesin itu sendiri, terutama system hidroliknya yang
rentan terhadap tekanan hidrolik yang tiba-tiba. Contoh kerusakan yang
paling ringan adalah kebocoran oli hidrolik yang dikarenakan pecahnya
selang hidrolik, belum lagi kerusakan lain yang berupa kerusakan mekanis
yang membutuhkan biaya lebih besar untuk memperbaikinya, sehingga biaya
perawatan mesin akan tinggi.
2. Gerakan menutup pada kecepatan tinggi dengan tekanan rendah.
(High Mold Close Velocity & Low Mold Close Pressure).Memulai gerakan ini pada posisi yang
tidak jauh dari posisi “terbuka penuh”, dimana untuk gerakan lebih cepat
sangat memungkinkan. Hal ini bertujuan untuk menghemat waktu proses
secara keseluruhan.
3. Gerakan menutup pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah.
(Low Mold Close Velocity & Low Mold Close Pressure).
2. Injeksi Pengisian (Fill Injection).
Sebelum cetakan menutup dengan rapat,
maka cetakan harus bergerak perlahan dengan tekanan yang rendah untuk
menghindari tumbukan. Hal inipun bertujuan untuk menjaga kondisi cetakan
dan juga kondisi mesin agar selalu dalam performa yang baik dan dapat
ber-produksi dengan lancar.
4. Menghimpit Cetakan dengan Tekanan Tinggi (High Mold Clamp).
Posisi pada proses ini harus dibuat
se-limit mungkin pada posisi menutup rapat setelah gerakan sebelumnya.
Hal ini juga untuk menghindari tumbukan karena tekanan hidrolik yang
relatif tinggi untuk menghimpit cetakan. Tekanan tinggi ini (Minimal 100
kg/cm²) dibutuhkan untuk menahan proses injeksi atau apa yang disebut
“Cavity Force During Injection” nantinya. (Perhitungannya dibahas
terpisah).
Setelah dipastikan Mold dihimpit
dengan tekanan tinggi. Maka Unit Injeksi yang terdiri dari Nozzle,
Barrel, dan Screw dan seterusnya. Bergerak mendekati Mold hingga Nozzle
bersentuhan dengan Mold, juga dengan tekanan tinggi (Hingga 100 kg/cm²).
Gambar di atas menunjukkan Nozzle sudah bersentuhan dengan Mold. Bagian
Mold yang bersentuhan langsung dengan Nozzle disebut “Sprue Bush”.
Kemudian mesin melakukan proses injeksi pengisian, yaitu menyuntikkan
plastik cair ke dalam Mold. Pada proses ini melibatkan beberapa
parameter yang bisa kita atur sedemikian rupa mengikuti tingkat
kesulitan produk yang akan kita buat, yaitu :
1. Tekanan Pengisian (Fill Pressure).
Mesin-mesin keluaran saat ini memiliki
variasi tingkat Tekanan Pengisian lebih dari 2 tingkat, dan juga
diikuti dengan variasi posisi dari tiap-tiap Tekanan Pengisian tersebut.
Sehingga kita dapat menentukan di posisi manakah ketika plastik cair
membentuk produk membutuhkan besaran Tekanan Pengisian “sekian”
nilainya, dan di posisi lain dengan masih produk yang sama membutuhkan
besaran Tekanan Pengisian “sekian”, dan seterusnya.Besarnya Tekanan Pengisian
(Filling Pressure) yang kita atur sekedar lebih tinggi dari Tekanan
Pengisian sesungguhnya, atau sekitar 30%. Tekanan ini untuk menghadapi
fluktuasi tekanan ketika Proses Pengisian berlangsung dengan
memperhatikan “Pressure Gauge” (alat ukur tekanan Hidrolik) yang
tersedia pada bagian unit injeksi, atau yang ditunjukkan pada layar
monitor bagi yang sudah digital. Fluktuasi tekanan ini akibat adanya
hambatan-hambatan aliran plastik cair di saat mengalir atau memasuki
ruang-ruang di dalam Mold, dan Tekanan Pengisian tidak boleh dikalahkan
oleh hambatan ini.Misalkan pada suatu mesin terdapat 3 tingkat parameter Tekanan Pengisian yaitu :
1. PF1 dengan besaran 90 kg/cm² pada posisi (PFS1) 200 mm.
2. PF2 dengan besaran 120 kg/cm² pada posisi (PFS2) 150 mm.
3. PF3 dengan besaran 100 kg/cm² pada posisi (PFS3) 70 mm.
2. Kecepatan Pengisian (Fill Velocity).
Terdapat variasi tingkat kecepatan
yang bisa kita atur dan dibutuhkan untuk menghindari adanya kondisi
hasil produk yang tidak diinginkan. Posisi-posisi tingkat kecepatan
inipun bisa kita atur disesuaikan dengan posisi aliran plastik ketika
membentuk produk. Pada mesin sekarang, setidaknya terdapat 5 tingkat
kecepatan dengan 5 posisinya, atau bahkan lebih. Misalkan :
1. PV1 dengan besaran 40% pada posisi “Shot Size” 200 mm.
2. PV2 dengan besaran 60% pada posisi (PVS1) 170 mm.
3. PV3 dengan besaran 70% pada posisi (PVS2) 150 mm.
4. PV4 dengan besaran 50% pada posisi (PVS3) 70 mm.
5. PV5 dengan besaran 10% pada posisi (PVS4) 20 mm.
6. Berakhir pada posisi “V-P Change Over” 10 mm.
Hasil produk dari proses ini masih
belum sempurna dengan menyisakan sedikit, dan akan disempurnakan pada
proses selanjutnya. Jaminan terhadap kestabilan proses berkelanjutan
berada di bagian ini, sehingga juga menentukan kestabilan hasil produk
yang dibuat.
Untuk mesin-mesin terdahulu yang
hanya menyediakan 1 tingkat Tekanan Pengisian dan 1 atau 2 tingkat
Kecepatan Pengisian. Hal ini tentu saja membatasi kemampuan mesin ketika
menghadapi produk dengan tingkat kesulitan tertentu, walau proses
setting parameternya relatif mudah dan cepat.
3. Injeksi Menahan (Holding Injection).
Penyempurnaan hasil produk berada pada
bagian proses ini. Sengaja harus dibuat seperti itu agar pada proses
penyempurnaan nantinya hanya akan membutuhkan nilai yang benar-benar
efisien. Pada proses ini tidak lagi melibatkan kecepatan di dalam
setting parameternya, hanya besaran tekanan yang kita atur beserta waktu
yang kita butuhkan untuk itu. Pada mesin sekarang terdapat 2 atau lebih
Tekanan Holding dengan 2 atau lebih setting waktu yang disediakan.
Misalkan :
1. PH1 dengan besaran 40 kg/cm² dengan waktu (TPH1) 0.5 second.
2. PH2 dengan besaran 30 kg/cm² dengan waktu (TPH2) 1 second.
3. PH3 dengan besaran 20 kg/cm² dengan waktu (TPH3) 2 second.
Ketepatan besaran Tekanan sangat
menentukan hasil produk yang dibuat, terlalu besar akan masalah. Begitu
juga bila kita buat terlalu kecil. Kebutuhan tingkat Tekanan Holding
harus berdasarkan pertimbangan kebutuhan terhadap hasil produk. Bila
produknya relatif sederhana cukup kita aktifkan 1 saja tingkat Tekanan
Holding nya, dan bisa tambahkan bila ternyata tidak cukup untuk produk
yang lain.
Pada mesin terdahulu hanya menyediakan 1 saja tingkat Tekanan Holding dengan 1 tingkat waktu yang dibutuhkan.
4. Isi Ulang dan Pendinginan (Charging & Cooling).
5. Membuka Cetakan (Mold Open).
Pada proses ini terdapat 5 urutan kerja, yaitu :
Isi ulang (Charging) plastik cair
untuk siap disuntikkan pada siklus selanjutnya, bersamaan waktunya
perhitungan waktu Pendinginan pun (Cooling) dimulai. Parameter yang
direkomendasikan adalah waktu Pendinginan (Cooling Time) harus lebih
lama dari waktu Isi Ulang (Charging Time). Bila waktu Charging yang
lebih lama, maka yang terjadi adalah tumpahan material plastik dari
nozzle ketika Mold Terbuka pada proses berikutnya.
Proses Charging sendiri adalah
berputarnya Screw dengan bantuan Motor Hidrolik ke arah putaran yang
telah ditentukan, sehingga plastik pellet masuk ke dalam Barrel,
digiling oleh Screw, dan sampai di depan Torpedo sudah dalam keadaan
cair dan siap untuk disuntikkan ke dalam Mold. Tentu saja dengan bantuan
suhu Barrel yang dapat kita atur sesuai spesifikasi jenis plastik yang
digunakan, yaitu pada suhu titik cair nya.
“Check Valve” yang terbuka,
seperti pada gambar di atas. Dengan kondisi adanya aliran dari belakang
Torpedo menuju bagian depan Torpedo, dan tertutup ketika ada usaha
aliran plastic cair dari depan ke belakang Torpedo. Jadi alat ini
berfungsi sebagai katup satu arah.
1. Melepas Himpitan pada Cetakan (Mold Clamp Release).
Yaitu dengan mengembalikan ke tekanan
normal pada system hidrolik yang bekerja untuk menghimpit cetakan. Yang
sebelumnya bertekanan tinggi.
2. Gerakan membuka pada kecepatan perlahan dengan tekanan rendah.
(Low Mold Open Velocity & Low Mold Open Pressure).
Dari keadaan rapat, membuka secara perlahan untuk menjaga kondisi
cetakan yang rentan terhadap kerusakan akibat gesekan yang terjadi
antara sisi Core dan sisi Cavity.
3. Gerakan membuka pada kecepatan tinggi.
(High Mold Open Velocity).
Membuka dengan cepat dengan posisi
yang memungkinkan setelah lepas dari pergesekan antara Core dan Cavity,
hal ini juga untuk menghemat waktu proses.
4. Gerakan membuka pada kecepatan rendah.
(Low Mold Open Velocity).
Sebelum posisi cetakan terbuka penuh,
maka gerakan membuka cetakan harus perlahan agar tidak terjadi overlap
atau posisi terbuka yang “kelebihan”. Kecepatan rendah ini juga
dimasudkan agar posisi terbuka penuh adalah stabil posisinya dari satu
siklus ke siklus kerja berikutnya. Hal ini untuk mempermudah kerja Robot
disaat mengambil produk dari dalam cetakan.
5. Gerakan melepas produk dari dalam cetakan (Ejection).
Ejector mendorong produk dari sisi
Core agar mudah diambil, tentu saja produk harus menempel pada sisi Core
ketika cetakan terbuka, dan bukan menempel pada sisi Cavity. Walaupun
bisa saja dibuat produk nya menempel pada sisi Cavity, tentu aja dengan
pertimbangan produk dan design cetakan yang dirancang demikian.Proses Ejection ini pun terdapat
parameter yang dapat kita atur, yaitu : Jarak, tekanan hidroliknya,
kecepatan, dan berapa kali mendorongnya. Parameter ini tentu saja
tergantung kebutuhan dan bentuk produknya.Maka 1 siklus Proses Injeksi Plastik
telah selesai, atau juga biasa di sebut 1 Shot. Dalam keadaan operasi
Full Auto dengan menggunakan Robot sebagai pengambil produk, maka akan
kembali ke proses 1 yaitu menutup cetakan dan seterusnya berulang-ulang,
atau terus menerus hingga plastik pellet habis. Atau proses produksi
telah dimulai untuk menghasilkan jumlah produk yang banyak, tergantung
pesanan.
Detail Proses 1 sampai 5 akan muncul
pada postingan berikutnya, dan Isya Allah juga disertai gambar-gambar
visualisasi dan simulasi guna membantu pembaca memahaminya, untuk itu
mohon bersabar. Dan mungkin akan saya buatkan link nya dari postingan
ini. Tidak hanya itu, saya pun akan masuk ke pembahasan masalah produk
dan solving-nya.
Komentar ini telah dihapus oleh pengarang.
BalasHapusInformasi tentang proses injection mold anda sangat menarik, terimakasih.
BalasHapusLink pembahasan lebih detailnya mana pak?
BalasHapusSumber e endi e?
BalasHapusKalo bisa bahas tentang mesin arburg donk masbro....
BalasHapusPlastic injection moulding processing method?
BalasHapuspolymer extrusion uk
I don't know what to say except that I have enjoyed reading. Nice blog. I will keep visiting this blog very often.
BalasHapusshrink wrapping machinery
I have been reading your posts regularly. I need to say that you are doing a fantastic job. Please keep up the great work.
BalasHapusPortable Pipe Beveling Machine
Gan, postingan lanjutannya judulnya apa? Juga link nya mana?
BalasHapusMohon segera ditindaklanjutkan. Untuk proses penyusunan laporan prakerin
BalasHapusSangat membantu pak
BalasHapusMohon direview artikel Estimasi biaya pembuatan mold apakah cara menghitungnya sudah benar?
BalasHapus